9Cr2Mo轧辊钢锻造工艺规范及预备热处理

由于9Cr2Mo冷轧辊的抗失效能力对钢的组织和性能不均匀性十分敏感，因此对使用状态下的组织和原始组织都有严格的要求。对原始组织的要求主要有以下两个方向：一是高的冶金质量；二是组织的均匀性。高的冶金质量是指冷轧辊钢中残存的非金属夹杂物，特别是脆性氧化物含量应尽可能的低，以及不允许存在白点；组织均匀，不仅要求马氏体组织本身要细小均匀，更为重要的是被压碎的带状碳化物颗粒应尽可能的细小（0.5～2微米）并呈弥散分布，这样可以减少辊身工作层内残余奥氏体的含量，合理控制辊身各部位的残余应力。

基于上述原因，锻造工艺合理选择锻造镦粗比以及合理分配镦粗比（即镦粗次数）能从很大程度上解决这一问题。针对6吨φ800直径的圆形9Cr2Mo电渣重熔钢锭，制定的一般工艺流程为：切底部——压钳口——镦粗——拔长——下料——成形——整形——预备热处理。在此工艺流程中，具体在一些工步操作中有如下明确的具体要求：

(1) 切底部

所切除的材料部分为钢锭包含了冒口缩孔及二次残余缩孔（由2.5pφ14超声波探头测定位置）部分，并且要求必须完全切除。

(2) 镦粗

镦粗的目的主要是为了破碎钢锭熔铸冷却时所形成的枝晶及晶体二次轴，并使其间富余的碳、铬扩散均匀，使得钢锭加热过程中由于碳化物不均匀性未根本改善而带来的带状碳化物细化及弥散化，最终获得致密高质量的原始基体组织。由于1250吨水压机的压力及6吨钢锭尺寸的实际情况，使得镦粗比不能一次完全达到技术条件所要求的4～5镦粗比。因此必须选择合理的镦粗比分配及镦粗操作规范。

(3) 镦粗比分配

根据水压机吨位、钢锭尺寸、工装/工具、锻造温度情况，经生产验证，合理的镦粗比分配为：从钢锭到可用锻坯圆料需经二次镦粗。具体镦粗比分配值为：每次镦粗的镦粗比为1.7～2.0，同时保证坯料在每次镦粗前的高径比保持为1.5～2.0；以此保证得到最佳的一次镦粗鼓形并达到相应的镦粗效果。

(4) 镦粗操作规范

在镦粗操作中，为保证锻造时材料芯部处于三向压应力状态以利于压合孔隙、疏松，压碎铸态组织及电渣重熔钢锭特有的波形液析，必须在每次镦粗时保持镦粗比为2.0的操作即镦粗前后的直径比为1.4～1.5，其后拔φ时采用宽平砧大压下量（单边压下量为截面直径的1/6）大面积变形的强压方式。

(5) 成形——整形

锻坯在拔长成形过程中，为提高其轴向性能及抵消镦粗径向性能的不平衡性，必须使用窄平砧采用单边压下量为截面直径1/6的强压拔长方式。锻坯成形后，锻坯需经950～1120℃保温经不完全固溶重结晶预处理后执行绝对送进量为L＝0.8B（B为砧宽）且单边压下量不超过20mm的小变形整形操作。

经过锻造工艺流程操作，9Cr2Mo冷轧辊钢已经可以得到比较高质量的低倍组织，即致密层检测面积75％以上，非金属夹杂物、液析低于标准要求。

预备热处理

锻造9Cr2Mo冷轧辊钢预备热处理的目的，不仅在于消除由铸造和锻造所引起的组织不均匀性，改善碳化物的形态及分布特征，扩散由于熔炼方式而使钢中残存的氢及防止白点的产生，而且还为最终热处理做好必要的原始组织准备，保证轧辊辊身芯部和辊颈部位获得良好的机械性能。因此制定合理的预备热处理工艺规范是十分必要的。

在上述工艺规范中，9Cr2Mo冷轧辊辊坯在经过950℃保温的不完全固溶重结晶处理后，基本消除了锻坯因局部过热产生的粗晶及过热组织，其后的快速冷却方式目的在于防止网状碳化物的析出，以及由于碳、铬固溶重结晶时重新聚集而形成带状组织中的粗大碳化物。同时，辊坯在经过650℃保温完全扩氢处理后基本已完全解决了氢脆及白点的问题，从而完全达到了预备热处理的目的。

结束语

一直以来，9Cr2Mo冷轧辊失效性的问题始终制约着轧辊的生产及综合使用性能。经过上述所有的工艺操作，9Cr2Mo冷轧辊辊坯已经完全具备了最终热处理所需要的组织条件，可以进行其后的球化退火、调质、淬火＋回火等一系列关键的最终热处理，最终制造出了符合要求的合格冷轧辊。可以说这是经过了长期对于材料、工艺等一系列问题深入、细致的探索、研究和尝试所取得效果的最好证明。